[發明專利]汽輪發電機護環裂紋擴展壽命的監控裝置及方法

有效

• 申請號: 201210046469.X
• 申請日: 2012-02-28
• 公開（公告）號: CN102606230A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發明（設計）人: 史進淵;汪勇;鄧志成;楊宇;陳健
• 申請（專利權）人: 上海發電設備成套設計研究院
• 主分類號: F01D21/00
• 分類號: F01D21/00
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 翁若瑩

1.一種汽輪發電機護環裂紋擴展壽命的監控裝置，其特征在于，由超聲波探傷儀、計算服務器、數據庫服務器、網頁服務器和用戶端瀏覽器組成，超聲波探傷儀與數據庫服務器連接，計算服務器與數據庫服務器和網頁服務器連接，網頁服務器分別與數據庫服務器、計算服務器和用戶端瀏覽器連接。

2.一種汽輪發電機護環裂紋擴展壽命的監控方法，其特征在于，使用權利要求1所述的汽輪發電機護環裂紋擴展壽命的監控裝置，采用C語言編寫汽輪發電機護環裂紋擴展壽命的計算機軟件，運行在計算服務器上，應用于汽輪發電機護環裂紋擴展壽命的監控，具體步驟為：

第一步：探傷確定汽輪發電機護環的裂紋尺寸：

在汽輪發電機抽出轉子檢修期間，采用超聲波探傷儀確定護環裂紋的所在部位和裂紋尺寸，裂紋所在部位指的是護環表面半橢圓形裂紋中心位置的三個坐標數值，裂紋尺寸指的是護環表面半橢圓形裂紋的短軸半徑a₁和長軸半徑c₁；

第二步：計算汽輪發電機護環裂紋所在部位的最大主應力：

對于汽輪發電機護環的表面裂紋，采用現有的有限元計算分析方法，計算冷態啟動、溫態啟動、熱態啟動、極熱態啟動和110％額定工作轉速超速試驗共5種瞬態工況的最大主應力，分別用符號σ_1c、σ_1w、σ_1h、σ_1r和σ_10s表示；

第三步：計算汽輪發電機護環的臨界裂紋尺寸：

汽輪發電機護環第i種瞬態工況的臨界裂紋尺寸a_ci的計算公式為：

aci=K1C2Mσ1i2]]>

式中：

i——取值為1-5的整數；

K_1C——護環材料斷裂韌性；

σ_1i——第i種瞬態工況的最大主應力；

M——與裂紋形狀參數Q有關的常數，

對于表面裂紋，M=πQ]]>

Q=∫0π2(1-c12-a12c12sin2θ)dθ]]>

a₁——橢圓形裂紋短軸半徑；

c₁——橢圓形裂紋長軸半徑；

θ——過裂紋周線上任意一點的徑向線與橢圓長軸的夾角；

第四步：計算汽輪發電機護環裂紋擴展壽命：

第i種瞬態工況的汽輪發電機護環裂紋擴展壽命N_fi的計算公式為：

Nfi=2(m0-2)C0σ1im0Mm02[1a1(m0-2)2-1aci(m0-2)2]]]>

式中：

C₀、m₀——護環材料裂紋擴展試驗常數；

第五步：計算汽輪發電機護環裂紋擴展壽命累積損耗：

在汽輪發電機的啟動和超速試驗過程中，最大主應力出現在護環表面，汽輪發電機護環表面裂紋擴展壽命累積損耗E_f的計算公式為：

Ef=ncNfc+nwNfw+nhNfh+NrNfr+nosNfos]]>

式中：

n_c——實際運行的冷態啟動次數

n_w——實際運行的溫態啟動次數

n_h——實際運行的熱態啟動次數

n_r——實際運行的極熱態啟動次數

n_os——汽輪機超速試驗次數

N_fc——冷態啟動過程中裂紋擴展壽命

N_fw——溫態啟動過程中裂紋擴展壽命

N_fh——熱態啟動過程中裂紋擴展壽命

N_fr——極熱態啟動過程中裂紋擴展壽命

N_fos——超速試驗過程中的裂紋擴展壽命；

第六步：計算汽輪發電機護環裂紋擴展剩余壽命：

汽輪發電機護環的表面裂紋擴展剩余壽命R_L的計算公式為：

RL=0.75-Efey]]>

式中：e_y為護環年均裂紋擴展壽命損耗，汽輪發電機的設計壽命為40年，年均裂紋擴展壽命損耗定義為

第七步：控制汽輪發電機護環裂紋擴展剩余壽命

若汽輪發電機護環的表面裂紋擴展剩余日歷壽命R_L＜4年，在年內安排計劃大修，根據探傷結果予以檢修或更換；若4年≤R_L＜8年，在1年后但在4年內安排計劃大修，根據探傷結果予以檢修或更換；若8年≤R_L＜16年，在下一次計劃大修中，予以詳細的探傷檢查；若R_L≥16年，按照《發電企業設備檢修導則》DL/T838安排汽輪發電機的計劃大修周期和計劃大修項目；

第八步：打印輸出結果

輸出汽輪發電機護環裂紋擴展剩余壽命的計算結果與控制措施，應用于汽輪發電機的優化檢修。

3.如權利要求2所述的汽輪發電機護環裂紋擴展壽命的監控方法，其特征在于，所述第二步的具體步驟為：建立汽輪發電機護環的軸對稱有限元計算的力學模型；采用現有有限元分析技術，計算冷態啟動、溫態啟動、熱態啟動、極熱態啟動和110％額定工作轉速超速試驗共五種瞬態過程的最大主應力。